基于模糊逻辑的LTE-R自适应切换优化算法

摘要

越区切换作为LTE-R无线通信系统中高可靠性通信的关键技术,一旦越区切换失败将会给高速铁路的安全运行带来严重的隐患。随着高速列车不断提速,越区切换将更加频繁,如何提高越区切换成功率是亟需解决的关键问题。针对高速铁路LTE-R无线通信系统越区切换算法采用固定迟滞门限,导致切换成功率低的问题,提出了一种基于模糊逻辑的LTER自适应切换优化算法。在越区切换算法中引入模糊逻辑推理机制,利用列车速度、参考信号接收功率和参考信号接收质量来对迟滞门限进行自适应优化。首先,将切换测量选取的列车速度、参考信号接收功率和参考信号接收质量切换指标进行模糊化处理,再根据规则库中设定的规则以及隶属度函数进行模糊推理。然后,在采用模糊推理规则推理后,为了得到相应的越区切换迟滞门限进行去模糊化操作,采用重心法去模糊化,即将隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心作为最终迟滞门限值输出。最后,将推理的结果输出作为优化后的迟滞门限,使用优化的迟滞门限进行列车越区切换执行。同时选取不同因素的组合来对切换优化算法进行对比仿真分析,通过更改RSRP,RSRQ和v模糊变量的不同参数组合,选取RSRP-RSRQ,RSRP-V,RSRQ-V和RSRP-RSRQ-V 4种组合作为模糊系统的输入,并将这4种优化算法的切换成功率和乒乓切换率与传统A3算法进行对比。研究结果表明,所提出的基于模糊逻辑的LTE-R自适应切换优化算法相比于传统A3切换算法,克服了传统方法切换参数固定无法适应多变高速铁路运行环境的问题,可以有效提高切换成功率,并且同时降低乒乓切换率。仿真结果表明,在切换重叠区中点附近,综合RSRP,RSRQ和车速的优化算法切换成功率最高,而在切换重叠区后半部分,基于RSRP和RSRQ优化算法切换成功率较高。研究结果为列车提速及LTE-R演进提供了一定的理论参考依据。